KR100326756B1

KR100326756B1 - 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템

Info

Publication number: KR100326756B1
Application number: KR1019990015326A
Authority: KR
Inventors: 이호균
Original assignee: 이호균
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2002-03-12
Also published as: KR20000067478A

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템에 관한 것으로, 고가의 터치 패드를 사용하지 않고 초음파 센서들에 의해 초음파 펜으로부터 발생된 초음파를 감지하여 2차원 및 3차원상에서의 현재 입력 위치를 판단하도록 함으로써 제조하기가 간단하고, 또한 저가의 프리젠테이션용 장치를 구현한 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적은, 초음파 신호를 발생하는 초음파 펜; 스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부; 상기 다수개의 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부; 상기 복조된 각 신호간의 위상차를 검출하는 위상차 검출부; 상기 복조된 각 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부; 상기 위상차 및 진폭 검출부의 출력에 의해 스크린 상에서의 초음파 펜의 위치를 판단하는 위치 결정부; 상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부로 구성됨으로써 달성된다.

Description

초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템{Position and Control Signal Input System using Ultrasonic}

본 발명은 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템에 것으로, 특히 전자 칠판등에 있어서 크기를 대형화함과 아울러 비교적 저가로 구현할 수 있도록하는 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 강의나 회의석상에서 참여한 사람들에게 준비된 자료를 프리젠테이션하기 위하여 대형 모니터를 사용하게 된다.

또한, 그 대형 모니터를 전자 칠판으로 이용하는 경우에 그 모니터의 디스플레이 면에 투명한 터치 필름을 부가하여 현재 사용자가 지시하는 위치를 파악하게 된다.

즉, 모니터상에 사용자가 펜과 같은 일반적인 입력 매체로 스크린에 직접 접촉하게 되면, 현재 접촉되는 위치를 파악하고, 그 위치에서 화면상에 디스플레이되는 명령을 수행하도록 하는 것이다.

이러한 전자 칠판에서 터치 필름을 이용하여 위치를 파악하는 방식으로는 저항 접촉식, 커패시턴스 접촉식, 표면 장력 감지식등이 있다.

그런데, 이와같이 터치 필름을 이용하여 전자 칠판을 구현하는 경우에 그 비용적인 측면에서 결코 이롭지 못하다.

터치 필름은 제조하기도 결코 수월하지 않고, 또한 상당히 고가이며, 전자 칠판의 대형화에 걸림돌이 된다.

즉, 모니터와 터치 필름은 그 자체가 크기의 한계성을 가지고 있으므로, 대형화하기에는 여러가지 문제점을 수반하게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여, 터치 필름은 사용하지 않고 초음파 센서들에 의해 초음파 펜으로부터 발생된 초음파를 감지하여 2차원 및 3차원상에서의 현재 입력 위치를 판단하도록 함으로써 제조하기가 간단하고, 또한 저가의 프리젠테이션용 장치를 구현한 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템을 나타낸 도.

도 2 는 초음파 펜의 구성도.

도 3 은 도 2의 초음파 발생부의 상세 블록도 및 각 블록에서의 파형도.

도 4 는 도 2의 반사기의 구조도 및 초음파의 반사 상태를 나타낸 도.

도 5 는 전자 칠판상에서 초음파의 진행 상태를 나타낸 도.

도 6 은 초음파 수신부의 상세도.

도 7 은 스크린 상에서의 초음파 펜의 위치를 확인하기 위한 상태를 보인도.

도 8 은 초음파 펜으로부터 발생된 초음파가 초음파 수신부에 도달된 시간에 따라 거리를 계산하기 위한 타임 챠트를 나타낸 도.

도 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템을 나타낸 도.

도 10 은 수신된 초음파 신호에 의한 3차원 공간상에서의 펜의 위치를 파악하기 위한 상태를 설명하기 위한 도.

도 11 은 3차원 공간상에서의 펜의 위치와 각도를 설명하기 위한 도.

도 12 는 초음파 발생부의 다른 실시예를 나타낸 도.

도 13 은 초음파 펜의 인밸러프 발생 상태의 일예를 보인 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,100 : 스크린

21,22,23,210,220,230 : 초음파 수신부

30,300 : 초음파 펜 31 : 하우징

32 : 전원부 33 : 초음파 발생부

33-1 : 초음파 발진부 33-2 : 변조부

33-3 : 기준신호 발생부 34 : 초음파 가이드

35 : 반사기 36 : 투과창

37 : 압력센서 38 : 볼

40,400 : 복조부 50 : 위상차 검출부

500 : 궤적 검출부 60,600 : 진폭 검출부

610 : 기울기 정보 검출부 70,700 : 위치 결정부

80,900 : 인터페이스 800 : 룩업 테이블

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템은, 초음파 신호를 발생하는 초음파 펜; 스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부; 상기 다수개의 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부; 상기 복조된 각 신호간의 위상차를 검출하는 위상차 검출부; 상기 복조된 각 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부; 상기 위상차 및 진폭 검출부의 출력에 의해 스크린 상에서의 초음파 펜의 위치를 판단하는 위치 결정부; 상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 초음파 펜은 펜 형태의 하우징; 압력센서로부터 신호가 인가되면 초음파 발생부에 전원을 공급하는 전원부; 전원이 공급되면 소정 주파수를 갖는 초음파 신호를 발생하는 초음파 발생부; 상기 발생된 초음파를 반사기의 위치로 유도하는 초음파 가이드; 상기 초음파 가이드에 의하여 유도된 초음파를 원하는 방향으로 반사시키는 반사기; 상기 하우징의 둘레를 따라 형성되어 반사기에 의해 반사된 초음파를 하우징 외부로 투과시키는 투과창으로 구성된다.

상기 초음파 발생부는 소정의 주파수를 갖는 초음파를 발진하는 초음파 발진부; 소정 파형의 기준 신호를 발생하는 기준 신호 발생부; 상기 초음파와 기준 신호를 인가받아 이를 변조하는 변조부로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명의 일실시예를 첨부한 도 1 내지 도 8까지를 참조하여 상세히 설명한다.

스크린(10)의 일정 위치의 요소에 초음파를 수신할 수 있는 초음파 수신부(21,22,23)가 다수개 구비되는데, 본 발명에서는 스크린(10)의 상부 양측 가장자리와 하부 중심부에 수신부가 위치하는 경우를 예를 들어 설명한다.

위치를 파악하기 위한 초음파를 발생하는 초음파 펜(30)은 도 2 에 도시한 바와같이, 펜 모양의 하우징(31)이 구비되고, 그 하우징(31)의 하부에 볼(38)이 구비되어 사용자가 그 초음파 펜(30)을 쥐고 스크린(10) 상에 위치시키게 되면, 그 볼(38)이 접촉 센서(37)와 맞닿게 된다.

상기 접촉 센서(37)는 그에 따라 접촉 신호를 전원부(32)에 인가하게 되어, 초음파 발생부(33)에 전원을 공급하게 된다.

이때, 굳이 초음파 펜(30)의 하부에 볼(38)을 구비하지 않고 하우징(31)의 측면 소정부위에 버튼을 구비하여 사용자가 사용시 그 버튼에 의해 전원부(32)가 초음파 발생부(33)에 전원을 인가하도록 할 수 있다.

상기 초음파 발생부(33)는 전원부(32)로부터 전원이 인가되면 변조된 초음파 신호를 발생하게 되는데, 이는 도 3a에 도시한 바와같이 초음파 발진부(33-1)는 도 3b에 도시한 바와같이 일정 주파수를 갖는 초음파를 발진하게 되고, 기준 신호 발생부(33-3)는 일예로 도 3c에 도시한 바와같은 일정 주파수를 갖는 삼각파를 발생하게 된다.

이때, 상기 기준 신호는 삼각파이외에 구형파 또는 정현파등 다양한 형태의 신호를 기준 신호로 할 수 있다.

변조부(33-2)는 상기 초음파 발진부(33-1)로부터 발생된 초음파 및 기준 신호 발생부(33-3)로부터 발생된 기준 신호를 인가받아 도 3d에 도시한 바와같이 변조를 행하게 된다.

상기의 과정에 의해 변조된 초음파 신호는 초음파 가이드(34)를 통해 반사기(35)의 위치로 유도된다.

상기 유도된 초음파 신호는 반사기(35)에 의하여 반사되어 초음파 펜(30)의 측면 부위로 퍼져 나가게 되는데, 이의 반사기(35)는 도 4a에 도시한 바와같이 원뿔 모양으로 형성되어, 도 4b에 도시한 바와같이 그 상측으로부터 초음파 신호가 유도되면 그 반사기(35)의 경사면에 의하여 측면으로 확산되어진다.

물론, 상기 반사기(35)의 경사면의 각도를 조절함으로써 확산되는 초음파 신호의 확산 범위를 결정할 수 있다.

도 4c는 이러한 초음파 신호의 반사되는 상태를 보인 도로서, 상측으로부터 입사되는 초음파 신호의 평면파를 원통(cylindrical)파로 변환하여 주변으로 확산시키는 상태를 보인 도이다.

따라서, 상기 반사기(35)에 의하여 반사된 초음파 신호는 투과창(36)을 통하여 하우징(31)의 외부로 확산되어 지는데, 이때 상기 투과창은 반사기(35)가 위치한 하우징(31)의 위치에서 그 측면의 둘레를 따라 형성됨으로써 초음파 신호가 이를 관통하여 외부로 확산된다.

도 5 는 스크린(10) 상에서 초음파 펜(30)으로부터 확산되는 초음파 신호가 그 스크린(10)의 위에서 확산되는 상태를 보인 도로서, 볼(38)이 스크린(10)에 접촉되면 초음파 펜(30)의 투과창(36)을 통하여 초음파 신호는 비교적 일정한 높이를 가지고 확산되어 진다.

도 6 은 초음파 수신부(21)의 상세도를 나타낸 도로서, 스크린(10)의 평면을 따라 확산되어진 초음파 신호는 어큐머레이터(21-1)에 의하여 수집되고, 초음파 검출기(21-2)에서는 수신되는 초음파 신호를 전기적인 신호로 변환하게 된다.

따라서, 복조부(40)는 각 초음파 수신부(21,22,23)로부터 입력되는 전기적인 초음파 신호를 복조하여 위상차 검출부(50) 및 진폭 검출부(60)로 제공한다.

상기 위상차 검출부(50)는 그 각 초음파 신호로부터 위상의 차이를 검출하여 초음파 펜(30)과 초음파 수신부(21,22,23) 사이의 거리를 계산할 수 있고, 진폭 검출부(60)는 각 초음파 신호로부터 기준 신호의 최대 진폭을 갖는 신호에 가중치를 부여함으로써 정확도를 계산할 수 있다.

즉, 도 3d에서와 같이 서로 인접한 기준 신호와의 혼동을 방지하기 위하여 초음파 신호의 가장 큰 진폭에 대하여 가중치를 부여함으로써 그 기준 신호의 한 주기마다의 위상차를 검출하게 되고, 이는 도 8에 도시한 바와같다.

도 8은 초음파 수신부(21)에 수신된 초음파 신호가 초음파 펜(30)으로부터 d1의 거리를 가지고 도착하고, 초음파 수신부(22)에 수신된 초음파 신호가 초음파 펜(30)으로부터 d2의 거리를 가지고 도착하며, 초음파 수신부(23)에 수신된 초음파신호가 초음파 펜(30)으로부터 d3의 거리를 가지고 도착한 경우를 예시하였다.

각 거리(d1,d2,d3)는 초음파 펜(30)과 초음파 수신부(21,22,23)가 초음파보다 충분히 빠른 RF신호나 빛으로 동기화 되면 동일 신호에 대해 초음파 펜(30) 및 초음파 수신부(21,22,23) 사이의 시간차로 거리를 계산할 수 있고, 이 값들이 이루는 원의 교점이 초음파 펜(30)의 위치가 된다.

본 발명의 경우에서는 별도의 동기화 과정없이 초음파 펜(30)의 위치를 파악할 수 있다.

위치 결정부(70)는 초음파 펜(30)으로부터 발생된 초음파가 각 초음파 수신부(21,22,23)에 수신되는 시간을 거리로 환산하고, 각 초음파 수신부(21,22,23)로부터 그 각 거리(d1,d2,d3)에 따라 파라볼라 형의 선을 형성하여 그 선의 교점인 A 부분(즉 a-a,b-b가 만나는 부분)을 초음파 펜(30)의 위치로 결정하여 그 위치 데이터를 인터페이스(80)를 통해 컴퓨터로 전송하게 된다.

이의 원리적인 측면을 좀 더 자세히 설명한다.

두 초음파 수신부(21,23)에 도착한 초음파 신호의 시간차나 또는 시간차로 계산되는 위상차에 의해 초음파 펜이 있을 수 있는 선이 결정된다.

즉, 두 초음파 수신부(21,22)에서 도착한 초음파 신호의 위상차가 존재하지 않으면 그 두개의 초음파 수신부(21,22)를 연결하는 직선에 수직인 선()이 동일 위상차 궤적이 되고, 초음파 수신부(21)에서만큼 초음파 수신부(22)보다 위상이 앞선 경우에는 a-a와 같은 파라볼라 형의 선이 형성된다.

또한, 두 초음파 수신부(21,23)에서 도착한 초음파 신호의 위상차가 존재하지 않으면 그 두개의 초음파 수신부(21,23)를 연결하는 직선에 수직인 선()이 동일 위상차 궤적이 되고, 초음파 수신부(21)에서만큼 초음파 수신부(23)보다 위상이 앞선 경우에는 b-b와 같은 파라볼라 형의 선이 형성된다.

따라서, 이 두 파라볼라 형의 선(a-a,b-b)의 교점(A)이 초음파 펜(30)의 위치가 되는 것이다.

컴퓨터는 이에따라 스크린(10)상의 초음파 펜(30)의 위치를 확인하여 그 위치에서의 명령을 수행하게 된다.

한편, 상기 초음파의 진동수와 기준 신호의 최대 주파수는 다음 수학식 1에 의하여 결정된다.

따라서, 도 8a에서와 같이 가장 먼저 도착하는 초음파 신호를 기준으로 하여 이후에 도착하는 도 8b 및 도 8c의 초음파 신호와의 위상차를 구할 수 있다.

결국, 초음파 펜(30)과 초음파 수신부사이의 신호가 동위상이 되었을 경우에 각 초음파 수신부(21,22,23)에서 검출되는 초음파 신호의 시간차로 부터 초음파펜(30)이 있을 수 있는 반경을 갖는 원의 궤적이 형성되며, 각 초음파 수신부(21,22,23)로부터 얻은 원의 궤적의 교점이 초음파 펜(30)의 위치가 되는 것이다.

상기에서 설명한 본 발명의 일실시예는 스크린(10) 즉, 2차원 평면상에서 위치를 파악하는 과정 및 동작에 관한 것이고, 본 발명에 다른 실시예에 의하여 3차원 공간상에서의 위치를 파악하는 동작 과정을 설명한다.

먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템은, 초음파 신호를 발생하는 초음파 펜; 스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 3차원 공간상의 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부; 상기 다수개의 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부; 상기 복조된 각 신호로부터 3차원 궤적을 검출하는 궤적 검출부; 상기 복조된 각 초음파 신호의 진폭차를 검출하는 진폭 검출부; 상기 3차원 궤적의 중첩되는 위치에 의해 스크린으로부터 초음파 펜까지의 위치를 파악하고, 각 진폭차에 대한 기울기 데이터에 의하여 사용자가 지시하는 스크린의 위치를 결정하는 위치 결정부; 상기 각 신호의 진폭차에 대한 기울기 각도 데이터를 갖는 룩업 테이블; 상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부로 구성됨을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작을 도 9 내지 도 11까지를 참조하여 상세히 설명한다.

초음파 펜(300)이 3차원 공간상에 위치하여 초음파 신호를 발생하는 경우에스크린(100)의 가장자리 요소에 위치한 각 초음파 수신부(210,220,230)에서 이를 수신받아 복조부(400)로 그 전기적인 신호를 출력하게 된다.

상기 복조부(400)에서는 이 초음파 신호의 전기적인 신호를 복조한 다음 각각 궤적 검출부(500) 및 진폭 검출부(600)에 제공하게 되는데, 상기 궤적 검출부(500)는 도 10 에 도시한 바와같이 복조된 초음파 신호로 부터 3차원 공간상에서의 초음파 펜(300)의 위치를 파악하게 된다.

즉, 각 초음파 수신부(210,220,230)에서 수신되는 초음파 신호의 위상차가 결정되면, 그 위상차에 의해 그려지는 공간에서의 파라볼라 유형의 궤적은 그 거리에 따라 a,b,c와 같이 입체적인 면이 형성될 수 있고, 그 각 파라볼라 유형의 궤적의 교점인 B 부분이 초음파 펜(300)의 위치가 된다.

다시말하면 상기 도 7에서 설명한 바와같이, 2차원상에서의 파라볼라 형의 선으로 형성되지만, 3차원 상에서 입체적인 파라볼라 형의 면으로 생성됨으로써, 각 면이 만나는 교점(B)이 초음파 펜(300)의 위치가 되는 것이다.

상기의 교점 즉, 초음파 펜(300)이 위치하는 부분은 도 11에서와 같이 스크린(100)으로부터 3차원 공간상에 D만큼의 거리를 가지고 위치하게 된다.

그러나, 사람이 그 위치에서 스크린(100)의 특정 부위를 지시하는 경우에 초음파 펜(300)의 기울기에 따라 그 위치는 얼마든지 변화될 수 있다.

다시말하면, 2차원 평면상에서는 초음파 펜이 스크린에 접촉되는 부위 자체가 초음파 펜의 위치가 될 수 있지만, 3차원 공간상에서는 초음파 펜의 위치와 함께 기울기에 의하여 사용자가 스크린상에 지시하는 위치가 달라질 수 있는 것이다.

따라서, 도 11에 도시한 바와같이,만큼의 각도로 상측방향을 지시하는 경우에 사용자가 지시하는 최종 위치는 스크린(100)상의 P위치가 된다.

이러한 초음파 펜의 기울기의 검출은 진폭 검출부(600)에서 행해지는데, 초음파 펜(300)의 기울기에 따라 초음파 수신부(210,220,230)에서 수신되는 초음파 신호의 진폭에 차이가 발생하게 된다.

즉, 도 13에서와 같이 초음파 펜(300)의 단부에서 발생되는 초음파 신호의 인벨러프를 초음파 수신부(210,220,230)에서 감지하여 그 진폭에 의해 기울기를 판단하는 것이다.

그러므로, 도 11에서와 같이 초음파 펜(300)이 상측으로 기울어져 지시하는 경우 그 초음파 펜(300)의 단부로부터 방생되는 초음파 신호의 인벨러프를 초음파 수신부(210,230)에서 감지하게 되고, 그 초음파 수신부(230)에서 수신받은 신호의 진폭과 초음파 수신부(210)에서 수신받은 신호의 진폭 차이에 의하여 초음파 펜(300)의 기울기를 판단하게 되는 것이다.

만일, 초음파 수신부(210)에서 수신받은 초음파 신호의 진폭이 초음파 수신부(230)에서 수신받은 초음파 신호의 진폭보다 큰 경우에 초음파 펜(300)의 지시 위치는 상측 방향이 되고, 그 진폭의 차이는 기울기의 정도가 된다.

그러므로 진폭 검출부(600)는 그 각 초음파 수신부(210,220,230)에서 수신되는 신호의 진폭에 대한 차이를 검출하게 되고, 그 진폭의 차이에 대한 데이터는 위치 결정부(700)로 제공된다.

상기 위치 결정부(700)는 궤적 검출부(500) 및 진폭 검출부(600)의 출력에 의해 사용자가 스크린(100)상의 지시 위치를 판단하게 되는데, 궤적 검출부(500)의 출력에 의하여 공간산의 초음파 펜(300)의 위치를 판단하고, 진폭 검출부(600)로부터 제공되는 진폭차를 근거로 룩업 테이블(800)로부터 각도 데이터를 읽어들인다.

상기 룩업 테이블(800)에는 각 초음파 신호의 상호 진폭차에 대하여 기울기의 각도 데이터가 미리 저장되어 있게된다.

결국, 위치 결정부(700)는 스크린(100)으로부터 초음파 펜(300)까지의 위치와 초음파 펜(300)의 각도 데이터를 알고 있으므로 스크린(100)의 지시 위치(P)를 정확히 판단할 수 있는 것이다.

따라서, 위치 결정부(700)는 스크린(100) 상의 P 위치를 초음파 펜(300)의 지시 위치로 결정하여 그 위치 데이터를 인터페이스(900)를 통해 컴퓨터로 전송하게 된다.

컴퓨터는 이에따라 스크린(100)상의 초음파 펜(300) 지시 위치를 확인하여 그 위치에서의 명령을 수행하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템은, 초음파 신호 및 기울기 감지값에 대한 신호를 발생하는 초음파 펜; 스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 3차원 공간상의 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부; 상기 다수개의 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부; 상기 복조된 각 신호로부터 3차원 궤적을 검출하는 궤적 검출부; 상기 복조된 초음파 신호로부터 기울기 감지값만을 검출하는기울기 정보 검출부; 상기 3차원 궤적의 중첩되는 위치에 의해 스크린으로부터 초음파 펜까지의 위치를 파악하고, 각 기울기 감지값에 의하여 사용자가 지시하는 스크린의 위치를 결정하는 위치 결정부; 상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예 및 다른 실시예와 중복되는 부분에 대한 설명은 제외한다.

상기 초음파 펜(300)의 기울기는 초음파 신호의 진폭뿐만 아니라 기울기 센서에 의하여 감지된 기울기 값으로 지시하는 위치를 파악할 수 있도록 한다.

이를 위해 초음파 펜(300)에는 도 12와 같이 기울기를 감지할 수 있는 기울기 감지 센서(33-4)를 구비하고, 그 기울기 감지값을 초음파 발진부(33-1)에 의해 발진된 초음파와 함께 변조부(33-2)에서 변조를 행하게 된다.

따라서, 이렇게 변조된 기울기 값을 갖는 초음파 신호는 초음파 수신부(210,220,230) 및 복조부(400)에 의하여 수신 및 복조된 다음 기울기 정보 검출부(610)로 제공된다.

상기 기울기 정보 검출부(610)는 초음파 신호중에 포함된 기울기 값만을 검출하여 위치 결정부(700)로 제공하고, 상기 위치 결정부(700)는 궤적 검출부(500) 및 기울기 정보 검출부(610)의 출력에 의하여 스크린(100)상에서의 지시 위치를 정확히 판단할 수 있게된다.

이와같이 본 발명은 초음파 펜으로부터 발생된 초음파를 감지하여 2차원 및3차원상에서의 현재 입력 위치를 판단하도록 하여 제조 과정 및 구조가 간단하고, 또한 저가의 전자 칠판을 구현함과 아울러 스크린의 크기에 구애받지 않는 효과가 있게된다.

Claims

초음파 신호를 발생하는 초음파 펜; 스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부; 상기 다수개이 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부; 상기 복조된 각 신호간의 위상차를 검출하는 위상차 검출부; 상기 복조된 각 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부; 상기 위상차 및 진폭 검출부의 출력에 의해 스크린 상에서의 초음파 펜의 위치를 판단하는 위치 결정부; 상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부를 구비하는 초음파를 이용한 위치 및 제어 신호 입력 시스템에 있어서,

상기 초음파 펜은

펜 형태의 하우징; 압력센서로부터 신호가 인가되면 초음파 발생부에 전원을 공급하는 전원부; 전원이 공급되면 소정 주파수를 갖는 초음파 신호를 발생하는 초음파 발생부; 상기 발생된 초음파를 반사기의 위치로 유도하는 초음파 가이드; 상기 초음파 가이드에 의하여 유도된 초음파를 원하는 방향으로 반사시키는 반사기; 상기 하우징의 둘레를 따라 형성되어 반사기에 의해 반사된 초음파를 하우징 외부로 투과시키는 투과창으로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템.
초음파 신호를 발생하는 초음파 펜;

스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 3차원 공간상의 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부;

상기 다수개의 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부;

상기 복조된 각 신호로부터 3차원 궤적을 검출하는 궤적 검출부;

상기 복조된 각 초음파 신호의 진폭차를 검출하는 진폭 검출부;

상기 3차원 궤적의 중첩되는 위치에 의해 스크린으로부터 초음파 펜까지의 위치를 파악하고, 각 진폭차에 대한 기울기 데이터에 의하여 사용자가 지시하는 스크린의 위치를 결정하는 위치 결정부;

상기 각 신호의 진폭차에 대한 기울기 각도 데이터를 갖는 룩업 테이블;

상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템.
초음파 신호 및 기울기 감지값에 대한 신호를 발생하는 초음파 펜;

스크린의 요소에 구비되어 상기 초음파 펜으로부터 발생된 3차원 공간상의 초음파 신호를 수신하는 다수개의 초음파 수신부;

상기 다수개의 초음파 수신부로부터 수신된 초음파 신호를 각각 복조하는 복조부;

상기 복조된 각 신호로부터 3차원 궤적을 검출하는 궤적 검출부;

상기 복조된 초음파 신호로부터 기울기 감지값 만을 검출하는 기울기 정보 검출부;

상기 3차원 궤적의 중첩되는 위치에 의해 스크린으로부터 초음파 펜까지의 위치를 파악하고, 각 기울기 감지값에 의하여 사용자가 지시하는 스크린의 위치를 결정하는 위치 결정부;

상기 위치 결정부의 출력 데이터를 컴퓨터로 연결하는 인터페이스부로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력 시스템.
제 6 항에 있어서, 초음파 펜은

기울기를 감지할 수 있는 기울기 감지 센서;

초음파 신호를 발진하는 초음파 발진부;

상기 기울기에 해당하는 신호와 초음파 신호를 인가받아 이를 변조하는 변조부로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 위치 및 제어신호 입력시스템.